工矿废弃地复垦中爆破作业对临近民房影响的鉴定分析

2020-10-10张宝明绳钦柱

工程质量 2020年8期

关键词：斜向爆破作业质点

张宝明，绳钦柱

（山东省建筑工程质量检验检测中心有限公司，山东济南 250031）

0 引言

工矿废弃地复垦利用对于资源枯竭型城市而言具有重要意义，不仅能够缓解用地紧张，还能改善区域的生态环境。爆破作业可加快工程进度，降低施工成本，如果爆破作业未严格按照施工工艺及安全规程进行施工，产生的震动波会致使临近的建筑物产生裂缝等情况。

1 工程概况

兰陵县兰陵镇某村位于工矿废弃地复垦爆破工程西侧，房屋均为农村自建住房，结构形式主要为砖砌体及毛石砌体结构，大部分为木屋架上铺苇箔平瓦坡屋面，该爆破工程于 2017 年 3 月开始，2018 年 1 月停止。

2 现场检查检测情况

2.1 建筑物现状检查

现场对该村有代表性的民房现有状况进行检查。经检查，所检房屋主要为砖砌体结构，基础埋深较浅，大部分在表土层中，屋面为木屋架上铺苇箔平瓦坡屋面，且未设置圈梁及构造柱，纵横墙咬槎砌筑不规范，砌筑砂浆强度较低。裂缝主要位于门窗洞口角部、纵墙屋架位置、纵墙下部、纵横墙交接处、墙体与屋面板交接处等。根据裂缝特征及走向，将裂缝分为以下三类。

Ⅰ类：该类裂缝呈撕裂状，缝边沿残存破碎颗粒，内部洁净，颜色较鲜亮，裂缝出现时间较短。

Ⅱ类：该类裂缝大部分缝内有陈灰、蜘蛛网，颜色较灰暗，裂缝端部内部洁净，缝边沿残存破碎颗粒，颜色较鲜亮，裂缝出现时间较短，原有裂缝有扩展迹象。

Ⅲ类：该类裂缝边沿较光滑，内部含有陈灰、蜘蛛网，颜色较灰暗，裂缝出现时间较长。

2.1.1 房屋 1 检查情况及典型现状

该房屋为单层砌体结构，屋面为青瓦坡屋面，大约在 1994 年建成，房屋外貌及典型现状如图 1～图 4 所示。

1）西侧窗洞口斜对角存在一道斜向裂缝，向两端延伸，最大缝宽 4.0 mm（Ⅱ类）。

2）西侧山墙斜向裂缝，最大缝宽为 3.0 mm（Ⅱ 类）。

3）西侧房间墙板交接处水平、斜向裂缝（Ⅰ 类）。

图1 房屋 1 立面

图2 窗洞口对角斜向裂缝

图3 山墙斜向裂缝

图4 墙板交接处水平、斜向裂缝

2.1.2 房屋 2 检查情况及典型现状

该房屋为单层砖砌体结构，屋面为红瓦坡屋面，大约 2 000 年建成，房屋外貌及典型现状如图 5 ～图 8 所示。

1）南墙窗上角存在斜向裂缝，最大缝宽为 1.5 mm（Ⅱ 类）。

2）北墙距地面约 1 100 mm 处存在一道水平裂缝，最大缝宽 2.0 mm（Ⅰ类）。

图5 房屋 2 立面

图6 南墙窗上角斜向裂缝

图7 墙体水平裂缝

图8 北墙窗上角斜向裂缝

3）北墙窗上角存在斜向裂缝，最大缝宽 3.0 mm（Ⅱ 类）。

2.1.3 房屋 3 检查情况及典型现状

该房屋为单层砖砌体结构，北房屋面为平瓦坡屋面，大约于 2 000 年建成，房屋外貌及典型现状如图 9～图 12 所示。

图9 房屋 3 立面

图10 南房窗口下部竖向裂缝

图11 北房北墙竖向裂缝

图12 屋面挑檐饰面砖脱落

1）南房南侧东边窗口下部存在一道竖向裂缝，最大缝宽 1.2 mm（Ⅲ 类）。

2）北房北墙存在一道竖向裂缝，中间大，两端小，最大缝宽 1.0 mm（Ⅱ类）。

3）屋面挑檐饰面砖脱落。

2.2 爆破模拟试验

2.2.1 振动数据采集

依据原爆破设计方案及 GB 6722－2014《爆破安全规程》［1］，工程爆破等级、孔径、孔间距及排距、炸药类型、单孔装药量等参数均按原爆破设计方案模拟爆破作业，根据现场实际情况，选取以上三户作为模拟爆破工程的测试点（第 1 测试点位于房屋 1，第 2 测试点位于房屋 2，第 3 测试点位于房屋 3）安置爆破测振仪，对模拟爆破作业进行振动检测，采集爆破振动数据（测试点位置如图 13 所示）。

图13 测试点位置布置图

经现场检测，3个测点中质点振动速度在0.01～ 0.34 cm/s，满足GB 6722－2014《爆破安全规程》中第 13.2.2 条爆破振动安全允许标准的要求。质点振动速度及主振频率检测结果如表 1～表 3、图 14～图 16 所示。

表1 房屋 1 质点振动速度及主振频率检测结果

表2 房屋 2 质点振动速度及主振频率检测结果

表3 房屋 3 质点振动速度及主振频率检测结果

图14 房屋 1 质点振动速度及主振频率检测结果图

图15 房屋 2 质点振动速度及主振频率检测结果图

图16 房屋 3 质点振动速度及主振频率检测结果图

2.2.2 资料检查

根据委托方提供的部分爆炸物品现场使用确认单及爆破施工日志等资料显示，爆破作业时实际最大孔深 19 m，单孔最大装药量 116.1 kg，原爆破方案最大孔深 10.5 m，单孔最大装药量 50.6 kg，实际最大孔深、最大单孔药量不符合原爆破设计方案的要求。

3 鉴定分析

3.1 爆破作业振动分析

1）本次模拟爆破采用延时爆破，按原方案钻孔深度 10.5 m，最大装药量 31.5 kg，经测试，质点振动速度为 0.01～0.34 cm/s，主振频率在 9.46～12.33 Hz，满足 GB 6722－2014《爆破安全规程》中第 13.2.2 条爆破振动安全允许标准的要求。

2）根据 GB 6722－2014《爆破安全规程》，振动速度见式（1）：

式中：Q为炸药量，kg；R为炸源至观测点间距离，m。

按实际单孔最大装药量 116.1 kg 进行计算，距离取爆破点距最近测点的距离 89 m，K 取 200，α取 1.5，经计算振动速度为 2.56 cm/s，不满足 GB 6722－2014《爆破安全规程》中第 13.2.2 条爆破振动安全允许标准一般民用建筑物安全允许质点振动速度的要求。

3.2 房屋裂缝原因分析

1）所检房屋主要为单层砖砌体结构，基础埋深较浅，基本在表土层中，屋面为木屋架上铺苇箔平瓦坡屋面，且未设置圈梁及构造柱，纵横墙咬槎砌筑不规范，砌筑砂浆强度较低。该类房屋整体性构造较差，墙体抗剪强度较低。根据现场实测主振频率可知，爆破振动频率较低，与建筑物自振频率接近，可短时或瞬时造成建筑物共振现象，外界振动持续时间较长且反复作用，进而在建筑物抗剪强度较低的部位产生裂缝。振动对房屋的影响与房屋自身质量、距振动源的距离及地质条件等因素有关。

2）所检Ⅰ类裂缝呈撕裂状，缝边沿残存破碎颗粒，内部洁净，颜色较为鲜亮，裂缝出现时间较短，应为爆破振动所致。

3）所检Ⅱ类裂缝大部分缝内有陈灰、蜘蛛网，颜色较为灰暗，裂缝端部内部洁净，缝边沿残存破碎颗粒，颜色较为鲜亮，裂缝出现时间较短，原有裂缝有扩展迹象。依据 CECS 293∶2011《房屋裂缝检测与处理技术技术规程》［2］附录 B，根据裂缝特征可以判定所检此类裂缝原为地基不均匀沉降、温度变形或干缩变形造成的；该类裂缝由于房屋整体性构造较差，墙体抗剪强度较低，且自振频率较低，裂缝处为房屋的薄弱部位，在外界爆破振动及反复作用下，造成原有裂缝有所扩展。

4）所检 Ⅲ 类裂缝边沿较光滑，内部含有陈灰、蜘蛛网，颜色较为灰暗，裂缝出现时间较长。依据 CECS 293∶2011《房屋裂缝检测与处理技术技术规程》附录 B，根据裂缝特征可以判定所检裂缝为地基不均匀沉降、温度变形以或干缩变形造成的，且此类裂缝没有明显的近期发展迹象，与外界爆破振动没有明显的相关关系。

5）根据现场检查情况，檐口饰面砖开裂、脱落是由于外界爆破振动所致。

4 鉴定结论及建议

1）对模拟爆破作业的质点振动速度及主振频率进行检测，质点振动速度满足 GB 6722－2014《爆破安全规程》安全允许标准的要求。根据委托方提供的部分爆炸物品现场使用确认单及爆破施工日志等资料，部分孔深及单孔装药量不符合原爆破设计方案的要求，按实际最大单孔药量进行推算，爆破振动速度不满足GB 6722－2014《爆破安全规程》安全允许标准的要求。

2）所检房屋Ⅰ类、Ⅱ类裂缝及饰面砖松动、脱落为爆破振动所致或为爆破振动致使原有裂缝有所发展，房屋 Ⅲ 类裂缝与外界爆破振动没有明显的相关关系。

3）建议对砖砌体房屋受压墙体沿竖向产生裂缝宽度＞2 mm、缝长超过层高 1/2 的裂缝、纵横墙交接处裂缝宽度达 2 mm 的裂缝影响房屋结构安全，应及时进行加固处理；檐口处饰面砖松动、脱落的部位，易造成高空坠物，应及时进行处理［2-3］。